一种三元金属介孔催化剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种三元金属介孔催化剂及其制备方法和用途，所述制备方法包括步骤：(a)制备含锌介孔分子筛，(b)制备三元金属介孔催化剂。其通过结构形态、活性金属等的共同作用，而具有良好的催化效果，可用于四氮唑类化合物的合成中，且具有良好的循环稳定性，在四氮唑类化合物的合成领域中具有广阔的应用前景和研究价值。

Three element metal mesoporous catalyst and preparation method and use thereof

The invention provides a ternary metal mesoporous catalyst, a preparation method and a use thereof. The preparation method comprises the following steps: (a) preparing zinc-containing mesoporous molecular sieves and (b) preparing ternary metal mesoporous catalysts. It can be used in the synthesis of tetrazolium compounds and has good cyclic stability. It has broad application prospects and research value in the synthesis of tetrazolium compounds.

【技术实现步骤摘要】
一种三元金属介孔催化剂及其制备方法和用途
本专利技术涉及一种催化剂，更特别地涉及一种三元金属介孔催化剂及其制备方法和用途，属于催化剂

技术介绍
四氮唑类化合物是含有四个氮原子的五元杂环化合物，含氮量高，具有良好的稳定性。四唑环可作为羧基的生物电子等排体，在改善化合物的生物活性及药代动力学方面起着重要作用。四氮唑类化合物作为一类重要的中间体，被广泛应用于多种药物的合成。因此，四氮唑骨架的合成是一个非常重要的研究方向。四氮唑类衍生物具有诸如抗菌、抗病毒、抗炎、抗肿瘤等多种生物活性。例如，德国拜耳公司开发的药物3'-(5-氨基-1,2,3,4-四唑-1-基)-3'-脱氧胸腺嘧啶核苷及其衍生物具有抗HIV活性(见Habich，D.Synthesis，1992，4，p.358-360)。另外，沙坦类药物多含有四氮唑单元，四氮唑环的合成是沙坦类药物合成的关键。坎地沙坦酯(candesartancilexetil)，是一种化学结构独特、口服有效的高选择性血管紧张素II型受体拮抗剂类抗高血压药，由日本武田公司和瑞典阿斯特拉公司共同开发，于1997年11月首次在瑞典上市，商品名为Atacand。在中国申请号为00135191.5的专利技术中，在DMF溶剂中用三丁基叠氮锡做叠氮试剂，120-130℃回流反应40h，得到四氮唑产物产率为67.1％。在中国申请号为201310039937.5的专利技术中，用叠氮化钠为叠氮试剂，氯化铵为催化剂，在135-140℃下反应24h，四氮唑产物产率为63.5％。但上述方法中，反应时间长，四氮唑产物产率较低，副产物含量高，给后处理分离带来繁琐操作，而且反应试剂毒性大，对环境造成污染。磷酸泰地唑利是可用于治疗由敏感性细菌引起的急性细菌性皮肤和皮肤结构感染的抗感染药物泰地唑利磷酸盐，该药物已经于2014年6月20日获美国食品药品管理局批准上市，后又于2015年3月获得欧洲药品管理局批准上市，商品名：Sivextro。2-甲基-5-(5-溴吡啶-2-基)四氮唑是其合成的重要中间体，其还可用于合成农药、抗菌剂等领域。现有技术中，CN102177156A和CN104892592A均公开了2-甲基-5-(5-溴吡啶-2-基)四氮唑的制备方法，以5-溴-2-氰基吡啶、氯化铵及叠氮钠为起始原料进行反应制得，但是制备方法繁琐，反应时间长，收率低，只有30％多。5-苯基-1H-四氮唑也是常见的四氮唑类化合物，可用于新一代头孢菌类抗生素的合成，其中间体在合成抗真菌药物方面具有广泛的用途。现有的生产路线通常是以苯甲腈和叠氮化钠为主要原料，在DMF、DMSO等有机溶剂中，以胺或铵盐为催化剂，通过环加成法合成得到，但是，生产过程反应时间长，转化温度高，叠氮化钠易分解，容易生成有毒气体叠氮酸，安全性差，且大量使用有机溶剂，产生的废水难以生化处理。总的来说，在现有技术中，四氮唑类衍生物通常用烷基金属叠氮化合物与氰基的偶极环加成，而后在酸性条件下脱除烷基金属，形成四氮唑环。具体地，可举例以下：CN1718574A公开了一种四氮唑类化合物的化学合成方法，包括以下顺序步骤：(1)三氟甲磺酸锌作催化剂，将腈与叠氮化钠在上述的溶液A中于50-100℃下反应得反应液；(2)将步骤(1)所得反应液加酸中和，过滤得滤饼为产物，滤液为溶液B，直接用作步骤(1)所述的溶液A。但是，三氟甲磺酸锌作催化剂安全性差，在重复使用过程中，催化剂三氟甲磺酸锌水溶液体系中盐分的存在和积累会严重影响其催化效果，造成收率明显下降等缺点。CN105481786A公开了一种5-苯基四氮唑的合成方法，通过绿色催化合成，将苯甲腈和叠氮化钠及一定量的催化剂加入三口烧瓶中，再加入溶剂，机械搅拌下升温至60-180℃，保温反应；然后冷却，抽滤回收催化剂，滤液减压蒸馏回收溶剂，用质量浓度为10％的盐酸调节残留液pH值至2-3，析出粗产品，重结晶，干燥得5-苯基四氮唑。所述催化剂为酸性活性白土或酸性离子交换树脂中的一种。通过该方法合成的产品，仍然需要较高的反应温度和反应时间。现有技术中，虽然通过改进催化剂等提升了苯基四氮唑类衍生物的产率，例如，ZacharyP.Demko等采用锌盐作为催化剂，以纯水为溶剂，在加热的条件下得到四氮唑类化合物。但是，对于吡啶基四氮唑类衍生物，其产率仍然相当低，不足30％(崔军军等,《现代生物医学进展》，Vol.12NO.18)。此外，此方法要求的反应温度较高(通常高于130-140℃)。高温条件下，反应的原料叠氮化物等在高热和剧烈震动的时候容易爆炸，存在较大的操作危险性，并且不利于工业化生产。另外，在现有技术中，当四氮唑类化合物以氯化铵或者四丁基氯化铵作为催化剂或试剂进行合成时，在叠氮化合物存在下，高温加热时容易产生易升华的易爆物质叠氮胺(NH4N3)，且叠氮化物在高温条件下会在反应过程中产生大量的叠氮基副产物，影响反应的进行及后处理，不符合绿色化学所提倡的安全高效理念。如上所述，目前四氮唑类化合物的合成方法中，主要使用的催化剂为三氟甲磺酸锌、各种胺或者铵盐、酸性活性白土、酸性离子交换树脂、无机锌盐等，这些催化剂存在诸多的缺点：1、产物产率较低；2、通常容易生成爆性的叠氮胺；3、反应时间较长，效率较低；4、通常需要高温高压，操作危险性较高。因此，对于制备四氮唑化合物的新型催化剂，仍存在继续研究的必要和实际需求。
技术实现思路
为克服现有技术中制备四氮唑类化合物所使用的催化剂的上述诸多缺陷，本专利技术提供了一种用于制备四氮唑类化合物的新型催化剂，即一种三元金属介孔催化剂，通过使用该催化剂，可以在制备四氮唑化合物时，具有工艺简单、反应条件温和、反应时间大大缩短且能高产率得到目的产物的诸多优点，而且该催化剂具有良好的循环稳定性，为四氮唑类化合物的合成提供了更为简单高效的合成方法。具体而言，本专利技术的第一个技术方案为：一种三元金属介孔催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下制备步骤：(a)制备含锌介孔分子筛将硅酸钠和十六烷基三甲基溴化铵分别配制成浓度均为1mol/L的水溶液，然后在磁力搅拌下按硅酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为10:2-3的比例将上述两溶液进行搅拌混合，直至得到澄清溶液，调节澄清溶液的pH值至7-8，继续搅拌10-20分钟形成硅凝胶；将浓度为1mol/L的氯化锌水溶液缓慢滴入所述硅凝胶中，并继续搅拌10-15分钟，得到混合凝胶，其中硅酸钠与氯化锌的摩尔比为100:5-10；调节混合凝胶的pH值至9-10，然后室温下继续搅拌1-2小时；将所述混合凝胶转入内衬聚四氟乙烯的高压釜中，120-150℃下水热反应12-16小时，反应结束后使其自然冷却至室温；将产物过滤、洗涤至中性，在室温条件下干燥，得到白色粉末状的分子筛原粉前驱体；将所述分子筛原粉前驱体置于马弗炉中，自室温开始以2-3℃/分钟的程序升温速率升温至450-500℃，并在该温度下焙烧4-5小时，得到含锌介孔分子筛；(b)制备三元金属介孔催化剂在带有回流冷凝管的反应釜中，按重量份计，加入100份所述含锌介孔分子筛、10-20份溴化亚铜、5-10份的三正丁基氯化锡或三甲基氯化锡，在适量异丙醇中加热搅拌回流反应5-10小时，反应结束后抽滤得到沉淀，用去离子水充分洗涤并真空干燥，即得所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三元金属介孔催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下制备步骤：(a)制备含锌介孔分子筛将硅酸钠和十六烷基三甲基溴化铵分别配制成浓度均为1mol/L的水溶液，然后在磁力搅拌下按硅酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为10:2‑3的比例将上述两溶液进行搅拌混合，直至得到澄清溶液，调节澄清溶液的pH值至7‑8，继续搅拌10‑20分钟形成硅凝胶；将浓度为1mol/L的氯化锌水溶液缓慢滴入所述硅凝胶中，并继续搅拌10‑15分钟，得到混合凝胶，其中硅酸钠与氯化锌的摩尔比为100:5‑10；调节混合凝胶的pH值至9‑10，然后室温下继续搅拌1‑2小时；将所述混合凝胶转入内衬聚四氟乙烯的高压釜中，120‑150℃下水热反应12‑16小时，反应结束后使其自然冷却至室温；将产物过滤、洗涤至中性，在室温条件下干燥，得到白色粉末状的分子筛原粉前驱体；将所述分子筛原粉前驱体置于马弗炉中，自室温开始以2‑3℃/分钟的程序升温速率升温至450‑500℃，并在该温度下焙烧4‑5小时，得到含锌介孔分子筛；(b)制备三元金属介孔催化剂在带有回流冷凝管的反应釜中，按重量份计，加入100份所述含锌介孔分子筛、10‑20份溴化亚铜、5‑10份的三正丁基氯化锡或三甲基氯化锡，在适量异丙醇中加热搅拌回流反应5‑10小时，反应结束后抽滤得到沉淀，用去离子水充分洗涤并真空干燥，即得所述三元金属介孔催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种三元金属介孔催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下制备步骤：(a)制备含锌介孔分子筛将硅酸钠和十六烷基三甲基溴化铵分别配制成浓度均为1mol/L的水溶液，然后在磁力搅拌下按硅酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为10:2-3的比例将上述两溶液进行搅拌混合，直至得到澄清溶液，调节澄清溶液的pH值至7-8，继续搅拌10-20分钟形成硅凝胶；将浓度为1mol/L的氯化锌水溶液缓慢滴入所述硅凝胶中，并继续搅拌10-15分钟，得到混合凝胶，其中硅酸钠与氯化锌的摩尔比为100:5-10；调节混合凝胶的pH值至9-10，然后室温下继续搅拌1-2小时；将所述混合凝胶转入内衬聚四氟乙烯的高压釜中，120-150℃下水热反应12-16小时，反应结束后使其自然冷却至室温；将产物过滤、洗涤至中性，在室温条件下干燥，得到白色粉末状的分子筛原粉前驱体；将所述分子筛原粉前驱体置于马弗炉中，自室温开始以2-3℃/分钟的程序升温速率升温至450-500℃，并在该温度下焙烧4-5小时，得到含锌介孔分子筛；(b)制备三元金属介孔催化剂在带有回流冷凝管的反应釜中，按重量份计，加入100份所述含锌介孔分子筛、10-20份溴化亚铜、5-10份的三正丁基氯化锡或三甲基氯化锡，在适量异丙醇中加热搅拌回流反应5-10小时，反应结束后抽滤得到沉淀，用去离子水充分洗涤并真空干燥，即得所述三元金属介孔催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法制备得到的三元金属介孔催化剂。3.权利要求2所述三元金属介孔催化剂用于四氮唑类化合物的制备中的用途。4.如权利要求3所述的用途，其特征在于：所述四氮唑类化合物的制备具体如下：以混合溶剂作溶剂介质，叠氮化物与氰基化合物在所述三元金属介孔催化剂和促进剂存在下进行催化反应，而得到四...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京京大律业知识产权代理有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11